国内外SO2污染及其治理技术..

科技论文写作---国内外SO2污染及其治理技术国内外SO2污染及其治理技术摘要：论述了二氧化硫的来源及造成污染的原因，从燃煤脱硫技术包括燃前脱硫、燃中脱硫和燃后脱硫（烟气脱硫）三个方面说明目前国内外二氧化硫的治理方法与技术。Abstract:ItisdiscussedthesourcesandreasonsofpollutiontoSulfurdioxide,Inrecentyears,manymanagementhadimprovedtoreducingemissionsofsulfurdioxide,includingdesulfurizationbeforeburning,desulfurizationinburningandafter.关键词：二氧化硫，污染，治理方法Keywords:Sulfurdioxide,pollution,management一、二氧化硫的来源及危害二氧化硫作为大气污染物之一，引起酸雨，土壤酸化等严重环境问题，就国内的二氧化硫污染源来说可归纳为三个方面：（1）硫酸厂尾气中排放的二氧化硫；（2）有色金属冶炼过程排放的二氧化硫：如铜、铅、锌、钴、镍、金、银等矿物，都含硫化物，在冶炼过程中排放出大量的二氧化硫(3）燃煤烟气中的二氧化硫：煤炭在一次能源中约占75%，我国煤炭产量居世界第一位，且多为高硫煤（w（s）2.5%），其贮量约占煤炭总贮量的20%～25%[1]。在全国煤炭的消费中，占总量84%的煤炭被直接燃用，燃烧过程中排放出大量的二氧化硫（特别是火力发电站及炼焦化工等行业），燃煤二氧化硫排放占总二氧化硫排放量的85%以上，造成严重的大气污染。二氧化硫是具有窒息性臭味的气体，它对人类和其它生物均有危害性，二氧化硫进入血液，能破坏酶的活力，损害人的肝脏。它的主要危害是伤害呼吸道，产生炎症，当大气中二氧化硫的浓度为572.5mg/m3时，会使人呼吸困难，机体免疫力受到明显抑制;浓度大于715.6mg/m3时，可以导致死亡。有飘尘存在时，可以增加他的毒性，二氧化硫还可以加强致癌物苯并(a)芘的致癌作用。二氧化硫对植物造成严重影响。它的浓度低于429mg/m3时即开始对植物产生影响，低浓度长时间(几天或几周)的作用，由于抑制叶绿素的生长，使叶子慢性损伤而变黄;高浓度短时间可造成急性叶损伤。长期污染可使植物无法生长。二氧化硫气体，可以穿窗入室，或渗入建筑物的其它部位，使金属制品或饰物变暗，使织物变脆破裂，使纸张变黄发脆。二氧化硫在空气中可被氧化为三氧化硫，有飘尘存在，或在湿度大时，可以形成危害更大的二次污染物—硫酸酸雾[2]。二、国内二氧化硫污染严重原因国内二氧化硫的大量排放并造成严重环境污染,其原因主要有以下几方面:1、能源结构问题,国内长期以来一直是以煤炭为主要能源,煤炭消耗中有相当数量的高硫煤,而且大多直接燃用原煤,清洁能源所占比例很小。2、过去赖以发展经济的支柱产业大多是依靠大量消耗能源和资源的初加工产业,工艺水平和管理水平低,造成能源和原料严重浪费。3、过去相当长的时期,不少地区片面追求经济增长,忽略了环境因素,造成工业布局不合理,工业污染治理欠账太多。4、目前国内排污收费的主要功能是为刺激污染者削减污染物和筹集污染治理资金,而眼下二氧化硫排污收费标准(042元/ｋｇ～063元/ｋｇ)与烟气脱硫成本(088元/ｋｇ～150元/ｋｇ)不匹配,如果政府没有相关的较为稳定的激励政策,企业会考虑自身的利益,宁愿交纳排污费[3]。三、二氧化硫处理技术二氧化硫治理技术的类型.按照煤碳的燃烧过程,二氧化硫治理技术有三种方式,即燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、烟气脱硫.从理论上讲燃烧前脱硫最经济,其次是燃烧中脱硫.但受经济、技术等条件限制,目前在世界范围内广泛使用的脱硫技术是烟气脱硫.烟气脱硫包括湿法、半湿法、半干法、干法脱硫四种类型[4]。3.1燃烧前脱硫燃烧前脱硫技术也就是煤炭洗选技术，是指在燃料进入燃烧器之前所进行的处理、加工等，主要包括燃料的替换、洗选加工、形态转换等技术。目前，世界上一些发达国家燃烧前的脱硫方法大部分是进行洗选，如英国入选率94.9％、日本98.2％，我国入选率还不到17％，其脱硫率不足50％。选煤技术分物理法、化学法和微生物法3种[5]。3.1.1物理方法物理法脱硫是依据煤炭颗粒与含硫物的密度、磁性、导电性及可浮性差异而去除煤中无机硫的方法。我国的高硫煤一般以黄铁矿硫为主,与灰分有较好的相关性,故大部分可采用物理法脱除。(1)重力法脱硫重力选煤是最经济的选煤,其有效分选的粒度下限为0.12mm。因此当分选0.12mm以上的矿物,对脱除煤中黄铁矿硫总是首选重力选别方法。常用的重力分选设备的脱硫率如表所示[6]丛桂芝等[7]通过对现有重力选煤脱硫方法研究，提出了高效重介质旋流器脱硫选煤新工艺，通过南桐选煤厂生产试验结果表明,采用φ600mmφ550mm和φ150mm重介质旋流器通过合理组配分选25~0mm级高硫原煤,全系统运转可靠,产品质量非常稳定,合格率达100%,选煤效率高,脱硫效果好。(2)浮选法浮选法是利用颗粒表面润湿差异脱硫。根据煤中的矿物杂质,颗粒与精煤颗粒的表面性质不同，常用“浮选法”进行脱硫。目前一种“油团聚法”的分选方法正在试验中。徐建平等[8]人采用油团聚方法对脱除煤中黄铁矿进行了试验研究,将原煤粉碎至74μm以下,调浆后加入抑制剂,在搅拌速度为1500r/min,团聚油用量为115kg/t情况下,黄铁矿脱除率达到73.12%、精煤产率为84.01%;A·哈特纳伽等[9]利用细菌预处理后油团聚浮选的综合技术脱除印度阿萨姆煤矿中的黄铁矿,煤粉事先用培养的细菌预处理215～240min,用蓖麻油做团聚油,可除去90%～97%的黄铁矿。(3)磁选法脱硫磁选是利用磁力和机械力对不同磁性颗粒的不同作用而实现的,含硫的磁性颗粒在磁力的作用下与煤分离,从而达到脱硫的目的[10]。磁选脱硫能耗低、工艺设备简单,已逐渐受到各国的重视,国外有关专家认为,磁选将是未来几年燃煤脱硫的主要工艺之一。（4）物理方法结合脱硫重选法与浮选法相结合,研制出高效的重介质旋流器和微泡浮选柱。重介质旋流器可以实现低密度、高精度的分选,可以有效地排除未充分解离的中间密度的黄铁矿与煤的连生体,获得较高回收率的低灰低硫精煤。微泡浮选柱具有明显的脱硫降灰能力,而且对微米级的极细粒煤特别有效。重介质旋流器的有效分选粒度下限可以达到0.1～0.2㎜,而微泡浮选柱的有效分选粒度上限却达到0.5㎜,两者配合可以实现全粒级高精度的洗选脱硫。该工艺流程简单可靠、通过能力大,经济效益好,是一种很实用的脱出煤中无机硫的有效方法[11]。3.1.2化学方法煤的化学脱硫方法主要是利用强碱、强酸或强氧化剂等化学试剂,通过氧化、还原、热解等化学反应将煤中的硫分转化为液态或气态的硫化物抽取出来从而实现脱硫目的。该方法大体可分为碱处理法、氧化法、溶剂萃取法、热解法等几大类[6](1)电化学法预脱硫煤的电化学法预脱硫是在水、煤粉和添加剂的水煤浆环境下进行的。原煤经破碎、磨粉制成水煤浆,水煤浆在电解槽的阳极室进行电化学氧化反应,将煤中黄铁矿及部分有机硫转变成可溶性硫化合物,经过滤、洗涤除尘并回收硫化物,产品输出煤浆或精煤,在阴极室还可联产高纯氢气[12]。（2）热压浸出脱硫热压浸出脱硫主要有3种方法：热碱液浸出法，又称水热法，它是用Na2CO34%～10%和Ca(OH)22%的混合水溶液为浸出剂，可将煤中硫铁矿转化为可溶性硫化物、硫代硫酸盐、有机硫转化为硫化氢，从而达到脱硫的目的；Meyers法，该法是利用Fe2(SO4)3中+3价铁的氧化性将硫铁矿转化为可溶性的FeSO4，对有机硫不起作用；氧化法脱硫，该类方法是利用空气在较高的温度和压力下氧化煤中的硫铁矿和有机硫生成可溶性的硫酸盐或硫酸[13]。（3）溶剂法脱硫溶剂法有熔融碱法、有机溶剂抽提法和超临界流体萃取法3种。熔融碱法是用熔融碱进行脱硫，熔融碱能与煤中的矿物质、有机硫反应生成可溶性物质，从而得到净化煤，甚至可以得到超净化煤；有机溶剂抽提法中目前比较成熟的是全氯乙烯脱硫工艺，它是利用全氯乙烯萃取煤中的有机硫，而硫铁矿和其他矿物质则利用重力浮沉除去，萃取液中其它烃类化合物含量小于原煤有机质的0.5%[14].超临界流体萃取法用于脱硫是近年出现的新方法，目前还没有工业化。3.1.3微生物方法煤的微生物脱硫也是针对性强的脱硫方法。它是通过培育出针对含硫化合物的菌种,利用微生物能选择性地氧化煤中的有机硫和无机硫,使含硫化合物氧化后,用酸洗、沥滤的方法实现脱硫。其优点是能专一脱除结构复杂、嵌布粒度很细的无机硫，同时又能脱除部分有机硫，而且投资少、运行成本低、脱硫效果好[15]。但是由于现有脱硫菌种单一，生长周期较长，而且脱硫的速度比较慢，因而脱硫效率不高，制约了微生物脱硫技术的工业放大和推广,因此有待于选育出适应性广，能脱除多种形式有机硫的菌种，以提高脱硫效率。需要改变目前酸性介质下改性和分选状况，寻找高效低能耗菌。张东晨、张明旭[16]等人试验得出了在一定磁化培育条件下的煤系氧化亚铁硫杆菌对小于0.075mm的煤样浸出24d的最大脱硫率(86.6%)具有更好的脱除煤中黄铁矿硫的效果。周桂英、张强[17]等人将草分枝杆菌作为煤的浮选药剂对矿浆进行预处理，在最佳实验条件下，全硫脱除率和灰分脱除率分别达到70%和75%。张剑锋[18]等发现大肠杆菌脱硫速率较其它菌种快，浸滤48h，脱硫效率可达34.46%，随着时间的延长，脱硫率有所下降。菌液浓度对脱硫效果影响也比较显著，浓度越高，效果越好，当用未加蒸馏水的菌液处理时，脱硫效率最高可达到35.8%。大肠杆菌具有明显的脱硫效果，对于不同颗粒级煤的作用效果也不同，以0.075mm粒级的效果最好，经一段时间浸泡后，全硫的脱除率最高可达51.56%。温度也是保证细菌酶活性的重要条件之一。马艳玲[19]等的研究表明,当温度在25~40℃时,无论进水S2-浓度或高或低,脱硫率在90%以上。然而,当温度高于40℃或低于25℃时,脱硫率就有所下降.3.2燃烧中脱硫3.2.1炉内喷钙技术它是指将合格的钙基吸着剂粉料,由有组织的气流携带,沿炉膛合适的温度区域喷入,使钙基吸着剂粉料在炉内热解、固硫[20]。3.2.2流化床燃烧技术它是把燃料和物料(石灰石)一同加入燃烧室的床层中,从炉底鼓风使床料在炉室内沿高度方向上形成有规律的悬浮分布,呈流态化燃烧。适当加大鼓风使一定比例的床料出离燃烧室,进入回料系统分离后,再将分离产物送回炉室进一步燃烧的技术。同时这种燃烧方式还能提高燃烧效率[20]。3.3烟气脱硫烟气脱硫技术的类型多种多样,但每一类型从技术上讲都由两部分组成,一部分是二氧化硫转化吸收过程,另一部分是气体与吸收剂的分离过程[5].下面将介绍国内外近些年烟气脱硫方法作详细介绍。3.3.1石灰石(石灰)—石膏法石灰石／石膏法是一种湿法脱硫工艺，把石灰石浆喷入吸收塔，烟气中的SO2与CaSO3，反应生成和CaSO3，，并进一步在氧化槽内氧化生成CaSO4,，CaSO4在吸收液中沉淀下来，经分离后，既可抛弃，也可以石膏的形成回收[21]。石灰石／石膏有很高的脱硫效率，是目前技术最成熟，使用最广泛的烟气脱硫技术。采用石灰石-石膏湿法进行烟气脱硫时，吸收剂石灰石的溶解过程成为反应速率重要控制步骤之一[22]因此，提高石灰石的溶解速率对湿法脱离系统优化有重要影响。Siagi[23]等研究南非几种石灰石样品的溶解速率发现，石灰石的溶解符合收缩模型溶解速率由石灰石表面控制；Hosten[24]等研究几种不同土耳其产地的石灰石的反应活性显示：石灰石中白云石的存在会抑制石灰石的溶解;Sun[25]等研究吸收剂的粒径对石灰石/盐酸反应系统的影响发现，降低吸收剂粒径能够促进石灰石的溶解;亚硫酸根离子[26]、铵根离子[27]和有机酸[28]等对石灰石的溶解均有影响.;Ａl-Ｋｈａｌｄ[29]等发现再柠檬酸存在的情况下石灰石的溶解速率下降;在此基础上，朱青青[30,31]等采用电石渣代替石